Biochar — bahan berkarbon yang dihasilkan secara sengaja daripada biojisim melalui proses pirolisis (pyrolysis) — telah diterima secara meluas sebagai strategi mitigasi iklim yang berdaya maju kerana keupayaannya meningkatkan penyimpanan karbon tanah dan produktiviti pertanian sambil mengurangkan pelepasan gas rumah hijau [2]. Analisis literatur komprehensif menganggarkan potensi penyerapan karbon (carbon sequestration) biochar dalam sistem tanah berada antara 0.7 hingga 1.8 Gt CO?-C(eq) setahun [3].
Namun demikian, pengalaman di lapangan sering memperlihatkan percanggahan: ada ladang yang mencatatkan peningkatan hasil yang ketara, manakala ladang lain hampir tidak menunjukkan sebarang respons. Punca kepada ketidakseragaman ini bukanlah kebetulan. Kesan biochar terhadap hasil tanaman serta karbon dan nitrogen tanah berbeza-beza bergantung kepada keadaan persekitaran, pengurusan ladang dan sifat biochar itu sendiri [1]. Biochar juga bukan bahan karbon mudah yang mempunyai sifat seragam, justeru pemilihan biochar yang sesuai mesti mengambil kira jenis tanah dan tanaman sasaran [4].
Artikel ini menghimpunkan tujuh tip berasaskan dapatan meta-analisis (meta-analysis) dan ulasan sistematik terkini bagi membantu pengamal pertanian memahami faktor-faktor penentu keberkesanan biochar.
- Kenal Pasti Status Kesuburan Tanah Sebelum Memohon Biochar
Faktor paling konsisten yang menerangkan perbezaan respons antara ladang ialah kesuburan asal tanah. Satu meta-analisis oleh Zhang dan rakan-rakan (2023) mendapati bahawa tanah berkesuburan rendah — iaitu tanah dengan kandungan karbon organik tanah (soil organic carbon, SOC) asal kurang daripada 5 g kg?¹ dan jumlah nitrogen (total nitrogen, TN) asal kurang daripada 0.6 g kg?¹ — menunjukkan hasil yang lebih berkesan berbanding tanah yang sudah subur [1].
Dapatan ini disokong oleh meta-analisis kedua yang menghimpunkan 539 pasangan pemerhatian lapangan yang diterbitkan di peringkat global. Kajian tersebut melaporkan bahawa tanah dengan kandungan jumlah karbon organik (soil total organic carbon, STC) sehingga 10 g/kg, jumlah nitrogen tanah (soil total nitrogen, STN) sehingga 1.5 g/kg, dan kapasiti pertukaran kation tanah (soil cation exchange capacity, SCEC) yang rendah iaitu < 5 cmol/kg menerima kesan positif yang lebih tinggi daripada aplikasi biochar terhadap karbon biojisim mikrob tanah (soil microbial biomass carbon, SMBC) [2].
Implikasinya jelas: biochar memberikan pulangan marginal yang lebih besar pada tanah terdegradasi. Terdapat minat yang semakin meningkat untuk memulihkan tanah berkesuburan rendah bagi memperbaiki hasil tanaman dan kelestarian, dan biochar digunakan secara meluas sebagai bahan pembaikan tanah (soil amendment) untuk menahan nutrien serta berpotensi meningkatkan ketersediaan bio nutrien [4].
- Ambil Kira Tekstur dan pH Tanah
Tekstur tanah merupakan penentu kedua yang penting. Zhang et al. (2023) mendapati tanah bertekstur kasar (coarse texture) dan berasid dengan pH < 5.5 memberikan respons yang lebih berkesan terhadap aplikasi biochar [1]. Dapatan ini sangat relevan kepada konteks Malaysia memandangkan banyak tanah pertanian tropika bersifat berasid, walaupun perlu ditegaskan bahawa kajian-kajian ini merupakan sintesis data global dan bukan kajian lapangan khusus di Malaysia.
Walau bagaimanapun, pembaca perlu berhati-hati kerana arah kesan berbeza mengikut parameter yang diukur. Bagi SMBC, meta-analisis Kumar et al. (2025) melaporkan bahawa tanah bertekstur kasar dan halus serta tanah dengan pH tanah (soil pH, SPH) beralkali menerima kesan positif yang lebih tinggi [2]. Dari sudut penyerapan karbon pula, Biswal et al. (2025) menyatakan bahawa penyerapan karbon lazimnya lebih menggalakkan pada kadar aplikasi biochar yang tinggi dalam tanah berkeliangan tinggi (high porosity) dan ber-pH alkali (> 7.5) [3].
Perbezaan ini menunjukkan bahawa “keberkesanan” biochar bergantung kepada objektif yang disasarkan — sama ada hasil tanaman, aktiviti mikrob, atau simpanan karbon jangka panjang.
- Sesuaikan Suhu Pirolisis dengan Objektif Pengeluaran
Suhu pirolisis menentukan sifat fiziko-kimia biochar dan seterusnya kesannya di dalam tanah. Zhang et al. (2023) mendapati suhu pirolisis sederhana (550–650 °C) lebih kondusif untuk pengumpulan SOC, manakala suhu pirolisis yang relatif rendah (< 350 °C) lebih kondusif untuk meningkatkan komponen karbon tanah dan hasil tanaman [1].
Sejajar dengan itu, Kumar et al. (2025) melaporkan bahawa biochar yang dihasilkan pada suhu pirolisis (biochar pyrolysis temperature, BTM) < 400 °C, dengan pH biochar (biochar pH, BPH) antara 8 hingga 9 dan kandungan abu (biochar ash content, BASH) tinggi melebihi 400 g/kg menghasilkan peningkatan SMBC [2]. Kajian yang sama turut mendapati bahawa jumlah karbon biochar (biochar total carbon, BTC) yang rendah dan jumlah nitrogen biochar (biochar total nitrogen, BTN) yang tinggi memberi kesan positif kepada SMBC [2].
Sebaliknya, bagi matlamat penyerapan karbon jangka panjang, biochar yang mempunyai kestabilan tinggi dan nisbah C/N yang tinggi adalah berkesan untuk mencapai penyerapan karbon yang ketara dalam tanah [3]. Justeru, pengeluar perlu memutuskan sama ada keutamaan mereka ialah peningkatan hasil jangka pendek atau simpanan karbon jangka panjang, kerana spesifikasi biochar yang optimum berbeza bagi kedua-dua matlamat tersebut.
- Pilih Bahan Mentah (Feedstock) yang Bersesuaian
Sumber biojisim mempengaruhi komposisi nutrien biochar. Zhang et al. (2023) mendapati biochar yang dihasilkan daripada baja najis haiwan (manure) berkesan meningkatkan komponen karbon tanah dan TN [1]. Sementara itu, Kumar et al. (2025) mendapati biochar daripada sisa tanaman — khususnya sisa kapas dan jagung — menghasilkan peningkatan SMBC [2].
Dari perspektif kelestarian, penilaian kitaran hayat (life cycle assessment, LCA) terhadap tanah yang dibaiki dengan biochar menunjukkan bahawa biochar yang dihasilkan daripada biojisim buangan adalah mesra alam dengan tahap kebolehlaksanaan ekonomi yang boleh diterima bagi aplikasi berskala besar [3]. Bagi konteks Malaysia, prinsip ini menyokong penggunaan sisa pertanian tempatan sebagai bahan mentah, walaupun data prestasi khusus bagi bahan mentah tempatan tidak terkandung dalam kajian-kajian yang disintesis di sini.
- Elakkan Kadar Aplikasi yang Berlebihan
Satu salah faham lazim ialah anggapan bahawa semakin banyak biochar, semakin baik hasilnya. Zhang et al. (2023) secara eksplisit menyatakan bahawa kadar aplikasi biochar tidak sepatutnya terlalu tinggi [1]. Kumar et al. (2025) pula mendapati kadar aplikasi biochar (biochar application rate, BAP) yang rendah iaitu < 10 t/ha menghasilkan peningkatan SMBC [2].
Perlu diperhatikan bahawa terdapat ketegangan antara objektif. Untuk tujuan penyerapan karbon semata-mata, kadar aplikasi yang tinggi adalah menggalakkan [3]. Oleh itu, keputusan mengenai kadar perlu dibuat berdasarkan sasaran agronomi, dengan mengambil kira bahawa kebolehlaksanaan ekonomi aplikasi biochar tidak boleh diabaikan dan strategi untuk mengurangkan kehilangan biochar serta kos aplikasinya perlu dibangunkan [4].
Ringkasan panduan kadar:
- Sasaran hasil tanaman dan aktiviti mikrob: kadar rendah (< 10 t/ha) [2]
- Sasaran penyerapan karbon: kadar lebih tinggi pada tanah berkeliangan dan beralkali [3]
- Elakkan kadar berlebihan tanpa justifikasi agronomi [1]
- Gandingkan dengan Baja Nitrogen dan Bahan Organik Lain
Biochar jarang berfungsi optimum secara tunggal. Zhang et al. (2023) mengesyorkan agar aplikasi biochar digabungkan dengan baja nitrogen yang sesuai [1]. Dapatan ini diperincikan oleh Kumar et al. (2025) yang melaporkan bahawa biochar yang diaplikasikan bersama baja nitrogen (sehingga 300 kg/ha) serta baja najis/kompos menunjukkan peningkatan yang signifikan terhadap SMBC, manakala aplikasi bersama jerami menunjukkan hasil yang berbeza [2].
Pelbagai kaedah pengubahsuaian turut dinilai dalam literatur untuk memaksimumkan keberkesanan biochar, termasuk mengoptimumkan proses pirolisis, mencampurkannya dengan bahan pembaikan tanah lain, mengkomposkannya bersama bahan tambahan, mengaktifkannya melalui proses fiziko-kimia, dan menyalutnya dengan bahan organik lain [4].
- Fahami Dimensi Masa: Kesegaran, Pengulangan dan Kesan Jangka Panjang
Faktor masa sering diabaikan. Kumar et al. (2025) mendapati aplikasi berulang meningkatkan SMBC secara signifikan sebanyak 50.11%, dan biochar segar dalam tanah (? 6 bulan) meningkatkan SMBC berbanding aplikasi tunggal dan biochar yang telah menua [2]. Secara keseluruhan, meta-analisis tersebut melaporkan kesan positif biochar terhadap SMBC sebanyak 21.31%, dengan variasi yang luas mengikut keadaan iklim, jenis tanah, sifat biochar dan amalan pengurusan [2].
Dari sudut agronomi jangka panjang pula, aplikasi biochar didapati mempunyai kesan positif jangka panjang terhadap simpanan karbon tanah dan hasil tanaman [1].
Faktor iklim turut memainkan peranan. Zhang et al. (2023) mendapati biochar paling berkesan di kawasan tropika, di mana ia meningkatkan SOC, TN tanah dan hasil tanaman pada kadar yang paling tinggi [1] — satu dapatan yang berpotensi menggalakkan bagi Malaysia yang terletak dalam zon tropika, walaupun pengesahan melalui ujian lapangan tempatan tetap diperlukan. Sementara itu, Kumar et al. (2025) mendapati aplikasi biochar menunjukkan kesan signifikan terhadap SMBC di bawah iklim dengan purata suhu tahunan (mean annual temperature, MAT) < 15 °C dan purata hujan tahunan (mean annual precipitation, MAP) antara 500 hingga 1000 mm [2], iaitu keadaan iklim yang berbeza daripada Malaysia.
Kesimpulan
Kesimpulan menyeluruh daripada meta-analisis Zhang et al. (2023) ialah penggunaan biochar dalam kuantiti kecil dengan suhu pirolisis yang lebih rendah pada tanah berkesuburan rendah, bertekstur kasar, dan di kawasan tropika memberikan manfaat ekonomi dan alam sekitar yang optimum [1]. Dapatan ini mengesahkan bahawa biochar bukanlah penyelesaian universal, tetapi satu input yang perlu dipadankan secara teliti dengan keadaan tapak.
Arah penyelidikan masa hadapan yang disyorkan termasuk pembangunan strategi kejuruteraan bersama biochar-mikrob untuk menstabilkan pecahan karbon labil dalam tanah, penerokaan alat pembelajaran mesin (machine learning) untuk mengoptimumkan sifat biochar bagi penggunaan di bawah keadaan tanah khusus mengikut rantau, serta penyeragaman metodologi perakaunan karbon bagi menangani percanggahan dalam kajian LCA [3]. Bagi pengamal di Malaysia, langkah paling wajar ialah memulakan dengan analisis tanah, memilih spesifikasi biochar yang sepadan dengan objektif, dan menjalankan ujian petak kecil sebelum melaksanakan aplikasi berskala besar.
Rujukan:
- Nanhai Zhang et al. (2023). Environment and agricultural practices regulate enhanced biochar-induced soil carbon pools and crop yield: A meta-analysis.. The Science of the total environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167290
- Yogesh Kumar et al. (2025). Impact of biochar amendment on soil microbial biomass carbon enhancement under field experiments: a meta-analysis. Biochar. https://doi.org/10.1007/s42773-024-00391-6
- B. Biswal et al. (2025). Use of biomass-derived biochar as a sustainable material for carbon sequestration in soil: recent advancements and future perspectives. npj Materials Sustainability. https://doi.org/10.1038/s44296-025-00066-8
- A. El-Naggar et al. (2019). Biochar application to low fertility soils: A review of current status, and future prospects. Geoderma. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.09.034
